微生物生长专业知识讲座

Q:怎样使微生物生长，即怎样培养微生物？√微生物怎样进行生长？√影响微生物生长原因是什么？怎样控制微生物生长？√√微生物生长专业知识讲座第1页第三节环境原因对微生物生长影响《环球科学》杂志年1月份封面显微镜下细胞科学家寻找嗜盐菌微生物生长专业知识讲座第2页外界原因影响微生物生长营养条件（C源、N源、无机盐、生长因子、水等）环境条件（温度、pH、氧气等）

适宜环境：微生物能正常地进行生命活动不宜环境：微生物正常生命活动受到抑制或被迫暂时改变原有一些特征恶劣环境：微生物死亡或发生遗传变异微生物生长专业知识讲座第3页一、温度影响微生物生长繁殖最主要原因之一。在一定温度范围内，机体代谢活动与生长繁殖伴随温度而。当温度上升到一定程度，开始对机体产生不利影响，如再继续，则细胞功效急剧下降以至死亡。

微生物生长专业知识讲座第4页最高温度

最低温度最适温度温度“钟型”曲线微生物生长专业知识讲座第5页就总体而言，微生物生长温度范围较广，已知微生物在零下12～100℃均可生长。而每一个微生物只能在一定温度范围内生长。微生物生长专业知识讲座第6页最低生长温度：微生物能进行繁殖最低温度界限。处于这种温度条件下微生物生长速率很低，假如低于此温度则生长完全停顿。最适生长温度：某菌分裂代时最短或生长速率最高时培养温度。同一微生物，不一样生理生化过程有着不一样最适温度，不等于最适生长温度。最高生长温度：是指微生物生长繁殖最高温度界限。在此温度下，微生物细胞易于衰老和死亡。致死温度：细菌在10min被完全杀死最低温度称为致死温度。微生物生长专业知识讲座第7页低温微生物中温微生物高温微生物微生物生长专业知识讲座第8页（1）低温型微生物最适温度在10～15℃之间。主要分布在极地、深海、高山和冷藏库等处。嗜冷微生物是造成低温保藏食品腐败根源。

微生物生长专业知识讲座第9页嗜冷微生物能够气氛专性和兼性两类专性嗜冷菌：低于20℃以下环境中生活，高于20℃即死亡。兼性嗜冷菌：耐冷菌，能够在低温下生长，但也能够在20℃以上生长。

微生物生长专业知识讲座第10页嗜冷机制研究与应用细胞膜内含有大量不饱和脂肪酸，而且会随温度降低而增加，从而确保了膜在低温下流动性，这么，细胞就能在低温下不停从外界环境中吸收营养物质。相反，温度升高，细胞蛋白质合成就会停顿。研究开发癖好冷微生物最适反应温度低酶，在工业和日常生活中都有应用价值。

格陵兰冰层发觉存活12万年细菌微生物生长专业知识讲座第11页低温抑制其它微生物生长在0℃以下，菌体内水分冻结，生化反应无法进行而停顿生长。有些微生物在冰点下就会死亡，主要原因是细胞内水分变成了冰晶，造成细胞脱水或细胞膜物理损伤。生产上惯用低温保藏食品，各种食品保藏温度不一样，分为严寒温度、冷藏温度和冻藏温度。微生物生长专业知识讲座第12页注意食品包装上注明冷藏温度！微生物生长专业知识讲座第13页（2）中温型微生物绝大多数微生物属于这一类。最适生长温度在20～40℃之间，最低生长温度10～20℃，最高生长温度40～45℃。嗜体温性微生物：人体寄生菌为37℃左右

A）病原菌：引发人和动物疾病病原微生物、发酵工业应用微生物菌种以及造成食品原料和成品腐败变质微生物。

B）肠道益生菌微生物生长专业知识讲座第14页肠道菌群厌氧菌以类杆菌、双歧杆菌和乳酸杆菌为主,含菌数量大。兼性需氧菌以大肠杆菌和肠球菌为主,仅占1%。肠道上部细菌少,下端细菌多。正常肠道菌群之间相互适应、相互依赖、相互制约,维持相对动态平衡。微生物生长专业知识讲座第15页微生物生长专业知识讲座第16页（3）高温型微生物适于在45℃以上温度中生长。在自然界中分布仅局限于一些地域，如温泉、日照充分土壤表层、堆肥、发酵饲料等腐烂有机物中。芽孢杆菌属、高温放线菌属、甲烷杆菌属、温泉中细菌有可在近于I00℃高温中生长。这类高温型微生物，给罐头工业、发酵工业等带来了一定难度。微生物生长专业知识讲座第17页依据对温度不一样要求，嗜热菌可划分为3类：（1）兼性嗜热菌：最高生长温度在40～50℃之间，但最适生长温度仍在中温范围内，故又称为耐热菌。（2）专性嗜热菌：最适生长温度在40℃以上，40℃以下则生长很差，甚至不能生长。（3）极端嗜热菌：最适生长温度在65℃以上，最低生长温度在40℃以上。微生物生长专业知识讲座第18页嗜热机制研究与应用（1）细胞膜组分：环境温度升高，类脂总含量增加，细胞中长链饱和脂肪酸增加，不饱和脂肪酸降低。脂肪酸熔点高低和热稳定性呈以下次序：直链饱和脂肪酸＞带支链饱和脂肪酸＞不饱和脂肪酸。（2）蛋白质热稳定性：已从嗜热菌中分离出各种蛋白质，酶类，它们热稳定性高于中温型细菌类似蛋白。嗜热菌蛋白质天然结构稳定性，可能就是因为其中个别氨基酸细微改变而引发。微生物生长专业知识讲座第19页Taq酶-DNA聚合酶1969年从美国黄石国家森林公园火山温泉中分离得到一个细菌（Thermusaquaticus），该菌株能在70～75℃生长。从该菌株中分离得到Taq酶-DNA聚合酶，该酶能够耐受90℃以上高温而不失活，对于PCR应用有里程碑意义，PCR技术是分子生物学研究最主要技术，1993年诺贝尔化学奖。微生物生长专业知识讲座第20页微生物生长专业知识讲座第21页二、pH绝大多数微生物都生长在pH5～9之间“钟型曲线，三点”普通霉菌能适应pH范围最大，酵母菌适应范围较小，细菌最小。霉菌和酵母菌生长最适pH在5～6之间，而细菌生长最适pH在7左右。嗜碱性微生物：硝化菌、尿素分解菌、根瘤菌和放线菌等耐碱微生物：若干链霉菌等嗜酸微生物：硫杆菌属等耐酸微生物：乳酸杆菌、醋酸杆菌、许多肠杆菌和假单胞菌等微生物生长专业知识讲座第22页微生物最低pH最适pH最高pH圆褐固氮菌4.57.4~7.69.0大豆根瘤菌4.26.8~7.011.4亚硝酸细菌7.07.8~8.69.4氧化硫硫杆菌1.02.0~2.84.0~6.0嗜酸乳酸杆菌4.0~4.65.8~6.66.8放线菌5.07.0~8.010.0酵母菌3.05.0~6.08.0黑曲霉1.55.0~6.09.0各种微生物生长最低、最适与最高pH值微生物生长专业知识讲座第23页益生菌体外筛选人体胃部pH值大约是2.0，而小肠pH值大约是6.8。微生物生长专业知识讲座第24页不一样微生物有其最适生长pH范围，同一微生物在其不一样生长阶段和不一样生理、生化过程中，也要求不一样最适pH。这对发酵工业中pH控制、积累代谢产物尤其主要。

微生物生长专业知识讲座第25页啤酒发酵控制啤酒pH为4.3—4.4，则啤酒口感风味淡爽、柔和、协调；pH在4.0以下，啤酒口感会发酸。

微生物生长专业知识讲座第26页发酵工业中，及时调整发酵液pH，以利于积累代谢产物是生产中一项主要办法。（表4-7）食品工业中惯用酸类防腐剂毒性大小为：苯甲酸类＞对羟基苯甲酸酯类＞山梨酸类

微生物生长专业知识讲座第27页三、氧氧气对微生物生命活动有着主要影响。分好氧菌（aerobe）和厌氧菌（anaerobe）两类。好氧菌中又分为专性好氧、兼性厌氧和微好氧菌；厌氧菌分为专性厌氧菌、耐氧菌。

微生物生长专业知识讲座第28页2O2

.-+2HSOD好氧、耐氧微生物

H2O2+O2过氧化氢酶过氧化物酶好氧菌H2O+½O22H2O

NADH2NAD耐氧菌好氧、耐氧微生物超氧化物歧化酶（SOD）将超氧阴离子转化为毒性稍低过氧化氢，过氧化氢酶再将过氧化氢转化为无毒水。厌氧微生物因为没有超氧化物歧化酶，超氧阴离子自由基可造成其损害。试验证实，大肠杆菌超氧化物歧化酶突变，就变成“严格厌氧菌”。氧中毒现象研究机理微生物生长专业知识讲座第29页好氧微生物兼性好氧微生物耐氧厌氧微生物厌氧微生物微好氧微生物绝大多数真菌和许多细菌乳酸菌许多酵母光合细菌产甲烷菌发酵单胞菌微生物生长专业知识讲座第30页极端微生物极端微生物：指就是那些生活在高温、高盐、高酸、高辐射等极端环境中生命形式。生命起源生产应用微生物生长专业知识讲座第31页依据控制作用效果分类灭菌（sterilization）:

凡是能够杀死或消除材料或物体上全部微生物方法；消毒(disinfection):

能够杀死、消除或降低材料或物体上病原微生物，使之不致引发疾病方法；防腐(antisepsis):

能够预防或抑制微生物生长，但不能杀死微生物群体方法。依据控制作用原理、方式和方法分类（两大类）

物理控制方法化学控制方法第四节微生物生长控制

微生物生长专业知识讲座第32页一、物理控制方法(一)高温灭菌

干热灭菌：1500C～1700C下处理1-2小时。适合用于玻璃器皿、金属用具等耐热物品灭菌。优点：可保持物品干燥火焰灭菌（灼烧灭菌）：惯用于金属性接种工具、污染物品及试验材料等废弃物处理。1、干热灭菌法微生物生长专业知识讲座第33页湿热灭菌是利用热蒸汽灭菌。2.湿热灭菌在相同温度下，湿热效力比干热灭菌好。为何？

微生物生长专业知识讲座第34页①热蒸汽对细胞成份破坏作用更强②热蒸汽比热空气穿透力强③蒸汽潜热大，当气体转变为液体时可放出大量热量，故可快速提升灭菌物体温度。微生物生长专业知识讲座第35页

煮沸消毒：水，1000C处理15min以上。

高压蒸汽灭菌:

应用最广泛灭菌方法。

1210C,时间维持15～20分钟，1150C,时间维持30分钟方法。适合用于一切微生物学试验，医疗结构或发酵工厂中对培养基等各种器材、物料灭菌。湿热灭菌种类微生物生长专业知识讲座第36页该法不是利用高压来杀死微生物，而是利用提升压力使水沸点升高，以提升水蒸汽温度，愈加有效地杀灭微生物。

微生物生长专业知识讲座第37页微生物生长专业知识讲座第38页微生物生长专业知识讲座第39页

巴氏消毒法(pasteurization):低温消毒法，普通在

630C,30min或720C,15min。用于牛奶，啤酒，果酒，酱油等不能进行高温灭菌液体。可杀死其中病原菌如结核杆菌、伤寒杆菌等，同时又不损害营养与风味。间隙灭菌法：用流通蒸汽重复屡次处理灭菌法。微生物生长专业知识讲座第40页“巴氏奶”和“常温奶”乳汁中这些生物活性物质都十分怕热。低于85℃牛奶消毒法称为巴氏灭菌法，当前为止是牛奶最科学加工工艺。采取巴氏灭菌法生产鲜奶，营养价值和原奶基本相同。不过，近年来我国出现了常温奶，也叫超高温灭菌奶。这种奶是采取130～150℃超高温灭菌后灌装。这种消毒方法不但能破坏鲜奶中全部生物活性物质和大部分维生素，还会使轻易被人吸收钙离子与牛奶酪蛋白结合，形成不易被人吸收络合物。假如按包装来评价牛奶营养价值，则屋型纸盒鲜奶100分，玻璃瓶和塑料袋装鲜奶90分，用原奶发酵酸奶80分，强化型奶粉60分，用奶粉发酵酸奶50分，常温奶40分。

微生物生长专业知识讲座第41页液态奶中，巴氏奶增速慢于高温消毒奶，当前二者市场份额约为3：7；酸奶是中国乳制品中增加最快品种，-年间年均增速超出23%。微生物生长专业知识讲座第42页（二）低温抑菌降低酶反应速度使微生物生长受抑制，但不能杀死微生物。1．冷藏法能够将新鲜食物放置在5℃保留（通常冰箱冷藏室温度），预防腐败。然而贮藏只能维持几天，因为低温条件下有些耐冷微生物仍能够迟缓生长，最终造成食品腐败。2．冷冻法家庭或食品工业中采取-10至-20℃左右冷冻温度，使食品冷冻成固态加以保留，在此条件下，微生物基本上不再生长，因而能够比冷藏法更长时间地保留食品。微生物生长专业知识讲座第43页降低微生物可利用水数量或活度而抑制微生物生长。1.干燥干燥是使物品或培养物脱水方法。干燥并不一定杀死微生物，但因使细胞造成代谢停顿而抑制微生物生长，有时也可引发一些微生物细胞死亡。休眠孢子：抗干燥能力强，在干燥条件下可长久不死2.渗透压增加渗透压是另一个经过限制微生物可利用水而控制其生长方法。高渗环境中，水从细胞中流出，使细胞脱水。像盐腌制咸肉或咸鱼，糖浸果脯或蜜饯等均是这一方法在食品保留中应用。（三）干燥和高渗抑菌微生物生长专业知识讲座第44页（四）辐射杀菌有四种类型辐射作用:紫外光、电离辐射、某种条件下强可见光、微波等，可用作控制微生物生长和保留食品。微生物生长专业知识讲座第45页微生物生长专业知识讲座第46页(五)过滤除菌控制液体中微生物群体能够经过将微生物从液体中移走而不是杀死方法来实现。（a）注射式微孔滤器（b）小型过滤装置（c）层流生物安全柜

图6—16惯用膜滤器微生物生长专业知识讲座第47页化学控制方法主要是指利用各种化学药剂控制微生物生长方法。抗微生物化学试剂